壓力誘導(dǎo)的納米氧化物(ZrO2,SiO2)相變及結(jié)構(gòu)變化的分析-分子動(dòng)力學(xué)模擬.pdf

1、納米氧化物(ZrO2和SiO2)是一類重要的納米材料,由于具有很強(qiáng)的表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、體積效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等獨(dú)特性質(zhì),而使其被廣泛應(yīng)用在功能陶瓷、化纖、環(huán)境工程、化妝品及涂料等領(lǐng)域。在高壓下納米ZrO2和納米SiO2粒子會(huì)經(jīng)歷獨(dú)特的壓力誘導(dǎo)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變過程,因此,對(duì)它們發(fā)生相變的結(jié)構(gòu)和相變機(jī)理的研究將是非常有意義的。
　　 采用分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬,利用DL_POLY程序,使用理想氣體作為壓力傳導(dǎo)媒介的方法,分析了壓

2、力誘導(dǎo)納米氧化物的相變及結(jié)構(gòu)變化。研究了三種大小的納米ZrO2結(jié)構(gòu),壓力由1 Gpa加壓至20 Gpa,間隔1 Gpa。結(jié)果顯示,結(jié)構(gòu)變化為漸變過程,對(duì)較小納米顆粒(即原子數(shù)為324和768的納米ZrO2)主要有三種結(jié)構(gòu)并存,即四配位、五配位、六配位結(jié)構(gòu)并存,四面體向六面體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變壓力分別發(fā)生在9～10 Gpa和8～11 Gpa;而對(duì)原子數(shù)為1500的較大納米ZrO2顆粒主要有五種結(jié)構(gòu)共存,即從四配位到八配位五種結(jié)構(gòu),并在加壓過程中出

3、現(xiàn)兩次重大的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,分別發(fā)生在7～8 Gpa和14～16 Gpa。
　　 采用相同的方法研究了兩種大小的納米SiO2結(jié)構(gòu),壓力從1 Gpa開始,以2 Gpa為間隔,最終加壓至45 Gpa。結(jié)果表明,體系結(jié)構(gòu)變化同樣為漸變過程,即四配位、五配位、六配位結(jié)構(gòu)并存。原子數(shù)為1536和3000的納米SiO2的主導(dǎo)結(jié)構(gòu)由四面體向六面體結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的壓力分別發(fā)生在31Gpa和25Gpa附近。
　　 此外,采用MD模擬還研究了聚環(huán)氧乙烷